Elektrolisis adalah proses mendasar dalam elektrokimia di mana energi listrik digunakan untuk menggerakkan reaksi kimia non-spontan. Proses ini melibatkan penggunaan elektrolit—zat yang mengandung ion bebas dan dapat diuraikan oleh listrik. Elektrolisis memiliki penerapan yang luas di berbagai industri, mulai dari produksi logam dan gas hingga pengolahan air limbah.
Ekstraksi logam dari bijihnya dan pemurnian logam tidak murni merupakan penerapan elektrolisis yang signifikan. Dalam elektrolisis, arus searah (DC) dialirkan melalui elektrolit, menyebabkan ion bergerak menuju elektroda dan mengalami reaksi reduksi atau oksidasi.
Misalnya, dalam ekstraksi aluminium dari bijih bauksit, bijih tersebut terlebih dahulu diubah menjadi aluminium oksida ( \(Al_{2}O_{3}\) ). Aluminium oksida kemudian dilarutkan dalam kriolit cair ( \(Na_{3}AlF_{6}\) ), yang menurunkan titik leleh campuran dan meningkatkan konduktivitasnya. Sel elektrolitik terdiri dari elektroda karbon, dimana aluminium direduksi di katoda untuk membentuk logam aluminium murni, dan oksigen diproduksi di anoda.
Elektroplating adalah proses di mana lapisan tipis logam diendapkan ke permukaan suatu material. Metode ini banyak digunakan untuk tujuan dekoratif, perlindungan korosi, dan meningkatkan sifat permukaan suatu benda. Benda yang akan disepuh bertindak sebagai katoda, dan logam yang akan diendapkan digunakan sebagai anoda. Larutan elektrolit mengandung ion logam yang akan disepuh. Ketika listrik dialirkan, ion logam dari larutan tereduksi dan mengendap di permukaan katoda, membentuk lapisan logam tipis.
Elektrolisis juga digunakan dalam produksi gas seperti hidrogen dan oksigen. Ketika air ( \(H_{2}O\) ) mengalami elektrolisis, ia terurai menjadi gas hidrogen ( \(H_{2}\) ) di katoda dan gas oksigen ( \(O_{2}\) ) di anoda. Proses ini dapat direpresentasikan dengan persamaan:
\(2H_{2}O(l) \rightarrow 2H_{2}(g) + O_{2}(g)\)Metode ini sangat penting untuk memproduksi hidrogen dengan kemurnian tinggi untuk keperluan industri, seperti dalam industri minyak bumi dan kimia.
Elektrolisis dapat diterapkan dalam pengolahan air limbah untuk menghilangkan kontaminan. Prosesnya, yang dikenal sebagai elektrokoagulasi, melibatkan aliran arus listrik melalui air limbah, menyebabkan koagulasi kontaminan dan selanjutnya dikeluarkan dari air. Ini adalah metode yang efektif untuk pengolahan air limbah industri dan kota.
Baterai menyimpan energi listrik dalam bentuk energi kimia, yang dapat dilepaskan bila diperlukan. Proses pengisian ulang baterai melibatkan pembalikan reaksi kimia yang terjadi selama penggunaannya, yang dicapai melalui elektrolisis. Misalnya, pada baterai timbal-asam, proses pengisian ulang mengubah timbal sulfat dan air kembali menjadi timbal dioksida, timbal, dan asam sulfat, sehingga memulihkan komposisi asli baterai dan kemampuannya menghasilkan listrik.
Elektrolisis digunakan dalam sintesis berbagai senyawa kimia penting. Salah satu contoh penting adalah proses kloralkali, di mana air garam (larutan natrium klorida) dielektrolisis untuk menghasilkan gas klor, natrium hidroksida, dan gas hidrogen. Proses ini sangat penting untuk produksi bahan kimia ini, yang memiliki banyak aplikasi dalam industri seperti manufaktur tekstil, kertas, dan deterjen.
\(2NaCl(aq) + 2H_{2}O(l) \rightarrow Cl_{2}(g) + H_{2}(g) + 2NaOH(aq)\)Elektrolisis adalah proses serbaguna dengan aplikasi luas dalam ekstraksi logam, pelapisan listrik, produksi gas, pengolahan air limbah, pengisian ulang baterai, dan sintesis kimia. Kemampuannya untuk menggerakkan reaksi kimia non-spontan dengan menggunakan energi listrik menjadikannya sangat berharga baik dalam proses industri maupun penelitian ilmiah. Memahami prinsip dan penerapan elektrolisis berkontribusi terhadap inovasi di bidang energi, ilmu material, dan perlindungan lingkungan.
